§ 2. Классификация сварки металлов

Сваркой называется процесс получения неразъемного соединения твердых материалов путем их местного сплавления или совместного пластического деформирования, в результате чего возникают прочные связи между атомами свариваемых материалов.

Согласно ГОСТ 19521 - 74 сварка металлов классифицируется по физическим, технологическим и техническим признакам.

Классификация сварки металлов по физическим признакам.

В зависимости от формы энергии, используемой для образования сварного соединения, сварочные процессы делятся на три класса: термический, термомеханический и механический.

Вид сварки объединяет сварочные процессы по виду источника энергии, непосредственно используемого для образования сварного соединения. К термическому классу относятся такие виды сварки, которые осуществляются плавлением с использованием тепловой энергии, а именно: дуговая, электрошлаковая, электронно-лучевая, плазменная, ионно-лучевая, тлеющим разрядом, световая, индукционная, газовая, термитная и литейная.

К термомеханическому классу сварки относятся такие виды сварки, которые осуществляются с использованием тепловой энергии и давления, а именно: контактная, диффузионная, индукционно-прессовая, газо-прессовая, термокомпрессионная, дугопрессовая, шлакопрессовая, термитно-прессовая и печная.

К механическому классу сварки относятся такие виды сварки, которые осуществляются с использованием механической энергии и давления, а именно: холодная, взрывом, ультразвуковая, трением и магнитно-импульсная.

Классификация сварки металлов по техническим признакам. К техническим признакам относятся: способ защиты металла в зоне сварки, непрерывность процесса и степень механизации сварки.

По способу защиты металла различают сварку в воздухе, вакууме, защитных газах, под флюсом, по флюсу, в пене и с комбинированной защитой. В качестве защитных могут применяться активные газы (углекислый газ, азот, водород, водяной пар, смесь активных газов), инертные газы (аргон, гелий, смеси аргона с гелием), а также смесь инертных и активных газов. Защита расплавленного металла газом может быть струйной или в контролируемой атмосфере. Если струйная защита расплавленного металла осуществляется только со стороны сварочной дуг и, то она называется односторонней, если со стороны сварочной дуги и корня шва - двусторонней.

По непрерывности процесса различают непрерывные и прерывистые виды сварки; по степени механизации - ручные, механизированные, автоматизированные и автоматические.

Дуговая сварка. Дуговая сварка относится к сварке плавлением. При этом виде сварки плавление основного и присадочного металла осуществляется электрической дугой, горящей между электродом и свариваемым металлом. Расплавленный основной и присадочный металл (электрод или проволока) образуют сварочную ванну, в результате кристаллизации металла сварочной ванны образуется сварной шов. Для получения полного сплавления свариваемых кромок, когда толщину свариваемых листов нельзя проплавить за один проход, кромки перед сборкой под сварку скашивают, т. е. делают разделку (скос кромок).

Схема классификации дуговой сварки приведена на рис. 2.

Электрошлаковая сварка. Плавление свариваемого и присадочного металлов осуществляется теплом, выделяющимся при прохождении электрического тока через расплавленный шлак в период установившегося процесса сварки.

Вначале, в первый период, возникает дуга, которая, расплавив небольшое количество флюса, шунтируется, т. е. прекращается горение дуги и начинается прохождение тока через расплавленный шлак.

Электрошлаковая сварка классифицируется по виду электрода, наличию колебаний электрода, количеству электродов с общим подводом сварочного тока.

По виду электрода электрошлаковая сварка делится на сварку проволочным, пластинчатым электродом и плавящимся мундштуком; по наличию колебаний электрод а - без колебаний и с колебаниями электрода; по кол и* честву электродовс общим подводом сварочного тока - одноэлектродную, двухэлектродную и многоэлектродную.

Электронно-лучевая сварка. Этот вид сварки выполняется в камерах с разрежением до 133(1(М - 1(Н)Па. Тепло образуется за счет бомбардировки поверхности металла электронами, имеющими большие скорости, анодом является свариваемая деталь, а катодом - вольфрамовая спираль.

Рис. 2. Схема классификации дуговой сварки

Электронно-лучевая сварка может выполняться без колебаний и с колебаниями электронного луча. По направлению колебаний различают электронно-лучевую сварку с продольными, поперечными, вертикальными и сложными колебаниями электронного луча.

Плазменная сварка. Этот вид сварки основан на пропускании электрического тока большой плотности через газовую среду, находящуюся под некоторым давлением, в результате чего газ получает ионизированное состояние, называемое плазмой. Температура плазменной струи достигает порядка 30000°С. Плазменная сварка может выполняться с поперечными, продольными и сложными колебаниями плазменной струи, а также без колебаний плазменной струи.

Газовая сварка основана на плавлении свариваемого и присадочного металлов высокотемпературным газокислородным пламенем. В качестве горючего для сгорания в кислороде применяют ацетилен, водород, пропан-бутановую смесь, пары керосина, бензина, городской, природный, светильный, нефтяной, коксовый и другие газы.

Световая сварка. по виду источника света подразделяется на солнечную, лазерную и искусственными источниками света. В практике пока в основном находит применение только лазерная сварка. Этот вид сварки основан на применении специального светового луча, который плавит металл. Для получения сильного светового луча используют особые установки, называемые лазерами.

Термитная сварка состоит в том, что свариваемые детали помещают в огнеупорную форму, а в установленный сверху тигель засыпают термит - порошкообразную смесь алюминия с железной окалиной. При горении термита развивается высокая температура (более 2000°С), образуется жидкий металл, который при заполнении формы оплавляет кромки свариваемых изделий, заполняет зазор, образуя сварной шов.

Контактная сварка. При контактной сварке место соединения разогревается и расплавляется теплом, выделяемым при прохождении электрического тока через контактируемые места свариваемых деталей; при приложении в этом месте сжимающего усилия образуется сварное соединение. По форме сварного соединения различают точечную, шовную, стыковую, рельефную, шовно-стыковую контактную сварку и по методу Игнатьева. Точечная сварка в свою очередь подразделяется на одно-, двух- и многоточечную. Стыковая сварка по характеру протекания процесса делится на сварку с прерывистым и непрерывным оплавлением и сварку сопротивлением.

Контактная сварка может выполняться постоянным, переменным и пульсирующим током. По виду источника энергии контактная сварка подразделяется на конденсаторную, аккумуляторную, энергией, накопленной в магнитном поле и в мотор- генераторной системе.

Диффузионная сварка осуществляется за счет взаимной диффузии атомов контактирующих частей при относительно длительном воздействии повышенной температуры и при незначительной пластической деформации.

Газопрессовая сварка основана на нагревании концов стержней или труб по всей длине окружности многопламенными горелками до пластического состояния или плавления и последующего сдавливания стержней внешним усилием.

Ультразвуковая сварка основана на совместном воздействии на свариваемые детали механических колебаний ультразвуковой частоты и небольших сжимающих усилий.

Сварка трением. При вращении одного из стержней и соприкосновении его торца с торцом закрепленного стержня концы стержней разогреваются и с приложением осевого усилия свариваются.

Холодная сварка основана на способности срастания кристаллов металла при значительном давлении.

Индукционно-прессовая сварка. Этот вид сварки основан на разогреве токами высокой частоты концов стыкуемых стержней или труб до пластического состояния с последующим приложением осевых усилий для получения неразъемного соединения.

Вопросы для самопроверки

1. Кто является основоположником дуговой электрической сварки?
2. Как классифицируются виды сварки?
3. В чем заключаются отличительные особенности электро-шлаковой, дуговой и контактной сварки?